3. Оборудование и аппаратура.

1. Частотный детектор ТП «Сапфир – 401» 1 шт.

2. Генератор стандартных сигналов Г4 – 18А 1 шт.

3. Милливольтметр В3 – 39 1 шт.

4. Вольтметр В4 – 15 1 шт.

4. Порядок выполнения работы.

1. Изучить схему частотного детектора ТП «Сапфир – 401», представленную на рис. 3.1, и определить назначение всех его элементов.

2. Собрать установку по схеме рис. 3.4.

Рис. 3.4 Структурная схема установки для исследования ФД.

3. Снять детекторную характеристику , для чего вольтметр В4 – 15 подключить к гнезду «15» лабораторной установки. Частоту входного сигнала изменять в пределах от 5,5 мГц до 7,5 мГц. Уровень входного напряжения контролировать по милливольтметру и поддерживать равным 50 мВ.

4. Снять зависимость при частоте входного сигнала и соответствующей (см. п. 3).

изменять в пределах от 1 мВ до 60 мВ следующим образом: в пределах (1-10) – через 2 мВ,

(10-30) – 5 мВ,

(30-60) – 10 мВ.

5. Подключить вольтметр В4 – 15 к гнезду «14» лабораторной установки. Установить уровень входного напряжения равным 50 мВ и снять зависимость в диапазоне мГц.

5. Содержание отчета.

1. Принципиальная схема частотного детектора ТП «Сапфир – 401».

2. Структурная схема установки.

3. Графики и таблицы зависимостей пп. 3, 4, 5. Дать физические объяснения.

4. По детекторной характеристике определить допустимую девиацию частоты и крутизну детекторной характеристики:

.

Лабораторная работа № 4.

Исследование автоколебательного блокинг-генератора в режиме синхронизации и деления частоты.

1. Цель работы.

Изучение принципа действия автоколебательного блокинг-генератора и исследование его работы в режиме синхронизации и деления частоты.

2. Теоретические сведения.

Блокинг-генератор представляет собой однокаскадный усилитель с положительной обратной связью, создаваемой с помощью импульсного трансформатора. Как и все импульсные генератора, блокинг-генератор может работать как в ждущем режиме, так и автоколебательном режиме. Схема второго варианта генератора представлена на рис. 4.1.

РАБОТА БЛОКИНГ-ГЕНЕРАТОРА.

В первый момент после включения питания транзистор VT1 закрыт, так как конденсатор разряжен и, следовательно, напряжение транзистора VT1 равно 0. В дальнейшем происходит заряд от источника питания через резисторы , . Напряжение , которое на рассматриваемом интервале времени равно , постепенно уменьшается и, когда оно достигает порога открывания транзистора VT1, начинается формирование выходного импульса блокинг-генератора, а конкретнее – начинается прямой блокинг-процесс, сущность которого заключается в следующем.

Появление базового тока приводит к появлению коллекторного тока, создающего на первичной обмотке импульсного трансформатора падение напряжения. Последнее трансформируется во вторичную обмотку и передается в базовую цепь в противофазе с первичным напряжением, что достигается за счет встречного включения обмоток импульсного трансформатора. Напряжение вторичной обмотки , складываясь с , увеличивает базовый ток VT1, соответственно, увеличиваются коллекторный ток, падение напряжения на первичной обмотке и т.д. Развивается лавинообразный процесс, заканчивающийся глубоким насыщением транзистора. Петля положительной обратной связи, замкнувшаяся в момент появления базового тока, вновь размыкается. На этом прямой блокинг-процесс, во время которого происходило формирование фронта импульса, заканчивается и начинается формирование вершины импульса.

Рис. 4.1 Принципиальная схема автоколебательного

блокинг-генератора.

К этому моменту времени падение напряжения на первичной обмотке практически равно , а напряжение, трансформированное во вторичную цепь, , где – коэффициент трансформации . Величина выбирается такой, чтобы при указанном напряжении на вторичной обмотке транзистор VT1 находился в режиме глубокого насыщения, т.е. , где – ток базы, необходимой для насыщения транзистора. За время прямого блокинг-процесса, вследствие его скоротечности, напряжение на конденсаторе практически не изменяется, поэтому в начале формирования вершины импульса ток базы . В дальнейшем происходит перезаряд базовым током транзистора VT1, протекающим под действием э.д.с. вторичной обмотки . Напряжение на постепенно убывает, достигает нуля и начинает возрастать, но уже с другим знаком. В результате базовый ток непрерывно уменьшается, при этом уменьшается степень насыщения транзистора и, наконец, наступает момент времени, когда . На этом формирование вершины импульса заканчивается и начинается обратный блокинг-процесс, т.е. формирование среза импульса.

Как только ток базы оказывается меньше , транзистор VT1 выходит из режима насыщения, коллекторный ток уменьшается и вновь замыкается петля положительной обратной связи: уменьшение тока коллектора приводит к уменьшению падения напряжения на первичной обмотке , соответственно, – к уменьшению напряжения на вторичной обмотке, уменьшению базового тока, еще большему уменьшению коллекторного тока и т.д. Развивается лавинообразный процесс, заканчивающийся резким закрыванием транзистора VT1.

Резкое прекращение тока через первичную обмотку приводит к появлению э.д.с., препятствующей исчезновению тока. Для устранения неизбежного при этом колебательного процесса вторичная обмотка зашунтирована диодом VD1. После окончания переходных процессов транзистор VT1 удерживается в закрытом состоянии напряжением, накопленным на во время формирования вершины импульса. Это напряжение постепенно уменьшается, достигает нуля, изменяет знак и, когда достигает порога открывания транзистора VT1, процессы повторяются.

Суть синхронизации состоит в том, что открывание транзистора и, соответственно, формирование импульсов блокинг-генератора может производиться в момент поступления импульсов отрицательной полярности на вход синхронизации (см. рис. 1). Для обеспечения такого режима работы необходимо, чтобы собственный период колебаний блокинг-генератора был немного больше периода следования синхроимпульсов, а суммарное напряжение синхроимпульса и превышало порог открывания транзистора.

Если период следования синхроимпульсов меньше периода собственных колебаний блокинг-генератора более чем в 2 раза, может случиться, что для некоторых синхроимпульсов суммарное напряжение и не достигнет порога открывания транзистора и блокинг-генератор не сработает. В таком случае будет иметь место режим деления частоты, временные диаграммы которого для деления на два приведены на рис. 4.2.

В ТП «Сапфир – 401» автоколебательный блокинг-генератор применяется в тракте формирования кадровой развертки. Синхронизация осуществляется с помощью синхроимпульсов, входящих в состав принимаемого полного видеосигнала. Для отделения синхроимпульсов от видеосигнала и последующего разделения кадровой и строчной разверток используется селектор синхроимпульсов, схема которого представлена на рис. 4.3. Информационным параметром, позволяющим разделить строчные и кадровые синхроимпульсы, является длительность ( мкс, мкс). Рис. 4.3 Селектор синхроимпульсов.

3. Состав оборудования.

Блокинг-генератор ТП «Сапфир – 401» 1 шт.

Осциллограф С1 – 55 1 шт.

Генератор импульсов Г5 – 54 1 шт.

4. Порядок выполнения работы.

4.1. Изучить схему автоколебательного блокинг-генератора и селектора синхроимпульсов.

4.2. Собрать установку по схеме рис. 4.4

Рис. 4.4 Структурная схема установки для исследования блокинг-генератора.

4.3. Снять зависимость амплитуды СИ на выходе селектора СИ (гнездо «8») от длительности СИ. Для этого: установить равной 5В и в дальнейшем не изменять амплитуду импульсов на выходе генератора Г5 – 54 (Выход – 1:1; множ. –×0,1 ); установить длительность импульсов на выходе генератора равной 300 мкс. Установить частоту следования импульсов генератора, при которой наблюдается синхронизация блокинг-генератора (в диапазоне от 30 Гц до 40 Гц). Измерить с помощью осциллографа амплитуду импульсов на выходе селектора при следующих значениях длительности выходных импульсов: 300; 200; 100; 50; 20 и 5 мкс.

4.4. Определить период собственных колебаний блокинг-генератора. Для этого подключить осциллограф к гнезду «18» лабораторной установки. Выключить тумблер «Сеть» генератора Г5 – 54. Определить период собственных колебаний блокинг-генератора с помощью осциллографа. Зарисовать осциллограмму.

4.5. Определить диапазон частот входного сигнала, в пределах которого осуществляется синхронизация блокинг-генератора. Для этого:

а) Подключить осциллограф к гнезду «8» лабораторной установки.

б) Установить длительность импульсов генератора мкс.

в) Изменяя частоту следования импульсов в окрестности частоты Гц, определить диапазон частот, в пределах которого осуществляется синхронизация. Срыв синхронизации определяется по осциллографу.

4.6. Определить минимальную длительность входных сигналов, при которой наблюдается синхронизация блокинг-генератора. Для этого:

а) Установить длительность входных импульсов равной 200 мкс.

б) Установить частоту следования входных импульсов в середине диапазона, определенного в п. 4.5.

в) Уменьшая длительность входных импульсов, определить минимальную длительность, при которой наблюдается синхронизация блокинг-генератора. Срыв синхронизации определяется по осциллографу.

4.7. Проверить работу блокинг-генератора в режиме деления частоты. Для этого:

а) Установить длительность входных импульсов равной 200 мкс.

б) Установить частоту следования входных импульсов в середине диапазона, определенного в п. 4.5.

в) Произвести синхронизацию осциллографа.

г) Увеличивая частоту входных импульсов, определить частоты, при которых осуществляется деление в 2,3,4 и 5 раз. Зарисовать осциллограммы.

5. Содержание отчета.

1. Принципиальные схемы блокинг-генератора и селектора .

2. Блок-схема установки.

3. Таблицы и графики по п. 4.3.

4. Результат измерения и расчет периода собственных колебаний блокинг-генератора. Осциллограмма выходных импульсов.

5. Результаты измерений по п.п. 4.5…4.7.

6. Осциллограммы по п. 4.7.

Лабораторная работа № 5.

Исследование генератора пилообразного напряжения.

1. Цель работы.

Экспериментальное определение основных характеристик генератора напряжения пилообразной формы.

2. Теоретические сведения.

Генераторы пилообразного напряжения применяются для создания временной развертки в электронно-лучевых трубках, регулируемой временной задержки импульсов, преобразования аналоговых напряжений в дискретные, получения сигналов с фазово-импульсной модуляцией и т.д. Для формирования напряжения пилообразной формы обычно используется заряд или разряд конденсатора во время рабочего хода с последующим восстановлением исходного состояния во время обратного хода. Поэтому устройства первого типа называются генераторами линейно растущего, а второго – генераторами линейно падающего напряжения.

Для нормального функционирования генератора между зарядным и разрядным сопротивлениями должны выполняться следующие соотношения:

для генератора линейно растущего напряжения:

– во время рабочего хода;

– во время обратного хода;

для генератора линейно падающего напряжения:

– во время рабочего хода;

– во время обратного хода.

Выполнение этих условий обеспечивает отсутствие заметного влияния разрядной цепи на процесс заряда конденсатора и зарядной – на процесс разряда.

Генераторы пилообразного напряжения обычно выполняются с внешним управлением. При этом длительность рабочего или обратного хода определяется длительностью внешнего управляющего импульса прямоугольной формы. Однако возможно построение генераторов, работающих в ждущем или автоколебательном режимах.

Напряжение пилообразной формы характеризуется следующими основными параметрами: начальным уровнем , амплитудой , длительностью рабочего и обратного хода, периодом повторения , средней скоростью рабочего хода , коэффициент использования напряжения источника питания , где – напряжение источника питания.

Рис. 5.1 Пилообразное напряжение.

Напряжение пилообразной формы во время рабочего хода изменяется по закону, близкому к линейному, поэтому его называют линейно изменяющимся. Для оценки степени нелинейности рабочего участка напряжения пользуются понятием коэффициента нелинейности, определяемого выражением: , где и – значения скорости изменения напряжения на конденсаторе, соответственно, в начале и конце рабочего хода.

В простейшем генераторе пилообразного напряжения заряд или разряд конденсатора осуществляется через резистор, при этом напряжение на конденсаторе изменяется по экспоненте. В частности, при заряде конденсатора через резистор : , где – постоянная времени цепи заряда; . Непостоянство скорости изменения напряжения во время рабочего хода в простейшем генераторе происходит потому, что по мере заряда конденсатора убывает ток заряда: .

В то же время для получения должен быть постоянным. Последнее следует из: . Следовательно, , если . Этого можно достигнуть, если заряд (разряд) конденсатора производить не через резистор, а через стабилизатор тока.

По способу стабилизации тока через конденсатор различают следующие типы генераторов:

– генераторы, в которых стабилизатор тока реализован в виде отдельного структурного элемента;

– генераторы, в которых стабилизация зарядного (разрядного) тока конденсатора достигается за счет включенного последовательно с ним источника, напряжение которого изменяется по тому же закону, что и , но имеет обратную полярность (генераторы с компенсирующей э.д.с.).

3. Состав оборудования: генератор пилообразного напряжения в составе ТП «Сапфир – 401», осциллограф.